SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HÀ NỘI PHÒNG GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CẦU GIẤY TRƯỜNG TIỂU HỌC VÀ THPT NGUYỄN SIÊU Địa chỉ: Tổ 59-Phố Trung Kính-Yên Hòa-Cầu Giấy-Hà Nội Điện thoại: 04 3784 4889 Email: banbientap@nguyensieu.edu.vn BÀI THI VẬN DỤNG KIẾN THỨC LIÊN MÔN ĐỂ GIẢI QUYẾTCÁC TÌNH HUỐNG THỰC TIỄNDÀNH CHO HỌC SINH TRUNG HỌC Tên tình huống : NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG BỘT SẮN DÂY ĐƯỢCCHẾ BIẾN BẰNG PHƯƠNG PHÁP TRUYỀN THỐNG VÀ TẠO RA SẢN PHẨM MỚI CÓ GIÁ TRỊ KINH TẾ CAO TỪ SẮN DÂY Môn học chính được vận dụng trong giải quyết tình huống: - Công nghệ Các môn học tích hợp: - Sinh học - Địa lí - Ngữ văn THÔNG TIN VỀ NHÓM HỌC SINH 1. Họ và tên: Đặng Thu Hà Ngày sinh: 27/6/2002 Lớp: 7A5 2. Họ và tên: Nguyễn Minh Thảo Ngày sinh: 12/11/2002 Lớp: 7A5 1 1. TÊN TÌNH HUỐNG Trong một dịp tổ chức Festival ẩm thực của Trường THPT Nguyễn Siêu, có một tiết mục được rất đông các thầy cô và bạn bè yêu thích và đánh giá cao, đó là phần trình bày về cách chế biến bột sắn dây hương hoa bưởi. Trong phần trình bày này, bột sắn dây được chế biến bằng phương pháp truyền thống sau đó dùng kỹ thuật ướp hương hoa bưởi để tăng thêm mùi vị thơm ngon cho sản phẩm. Chúng em đều là những bạn rất thích uống bột sắn dây giải khát, vì thế chúng em đã quyết định tìm hiểu cách làm bột sắn dây để vào mùa hè rảnh rỗi có thể tự mình làm được món đồ uống dân dã nhưng lại vô cùng bổ dưỡng này. Trong quá trình tìm hiểu cách làm bột sắn dây từ các cô các bác chuyên làm làm bột sắn dây ở làng Cót và qua tham khảo tài liệu từ sách giáo khoa cũng như từ các nguồn thông tin khoa học tin cậy, chúng em tình cờ phát hiện ra một điều hết sức thú vị và bất ngờ. Đó là cách chế biến bột sắn dây theo truyền thống hiện nay đã làm làm mất đi phần lớn các chất mang lại tác dụng quý giá của bột sắn dây, là hợp chất nhóm isoflavonoid có tác dụng thanh nhiệt tiêu độc (các chất này tan trong nước và bị loại đi cùng với nước thải), mà chỉ lấy được phần tinh bột. Nhưng tinh bột lại không phải là chất mang lại những tác dụng đã kể trên của bột sắn dây. Vì vậy, chúng em đã nghĩ ra cách cải tiến phương pháp chế biến này để thu được bột sắn dây có chất lượng tốt hơn. Được khích lệ bởi ý tưởng mới mẻ nhưng rất khả thi này, chúng em tiếp tục tìm hiểu thêm tài liệu và mạnh dạn đưa ra phương pháp chế biến một sản phẩm thực phẩm chức năng dưới dạng thuận tiện cho người sử dụng. So với bột sắn dây, sản phẩm này có thể bảo quản được trong thời gian dài để sử dụng quanh năm. Làm được như vậy chính là chúng ta đã tận dụng và phát huy được giá trị của nguồn tài nguyên cây cỏ trong môi trường sống để tạo ra những sản phẩm có chất lượng phục vụ sức khỏe cộng đồng. Nếu kế hoạch này có thể phổ biến và áp dụng rộng rãi, người trồng sắn dây sẽ có thêm đầu ra cho sản phẩm nông nghiệp của họ. Điều kiện kinh tế của của người nông dân vì thế sẽ được cải thiện phần nào. 2 2. MỤC TIÊU GIẢI QUYẾT TÌNH HUỐNG - Đề xuất quy trình mới chế biến bột sắn dây để làm tăng chất lượng cho sản phẩm so với cách chế biến truyền thống. - Đề xuất phương pháp chế biến một sản phẩm thực phẩm chức năng mới từ củ sắn dây. 3. TỔNG QUAN VỀ CÁC NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN ĐẾN VIỆC GIẢI QUYẾT TÌNH HUỐNG 3.1. Kiến thức liên môn đã sử dụng Để giải quyết tình huống đặt ra, chúng em đã vận dụng kiến thức của môn Công nghệ trong việc tìm hiểu cách chế biến bột sắn dây, kiến thức của môn Sinh học trong việc tìm hiểu các đặc điểm thực vật của cây, kiến thức của môn Địa lí trong việc tìm hiểu về phân bố thực vật. Kiến thức của môn Ngữ văn giúp chúng em trong việc diễn đạt các ý tưởng của mình một cách sinh động, khoa học và gây hứng thú cho người đọc. Do học song song chương trình Cambridge cùng với chương trình của Bộ Giáo dục, chúng em còn được học cả môn Science. Kiến thức của môn Science đã giúp chúng em rất nhiều trong việc tìm hiểu các tính chất hóa học của một chất. Môn học này còn cung cấp cho chúng em nhiều thuật ngữ khoa học bằng Tiếng Anh mà nhờ đó chúng em có thể tham khảo được các tài liệu nước ngoài về những vấn đề mình đang quan tâm. 3.2. Vài nét về cây sắn dây Phân bố thực vật:Sắn dây là cây họ đậu, trồng rất phổ biến trên khắp nước ta, chủ yếu được sử dụng làm nguyên liệu để sản xuất tinh bột sắn dây và làm thuốc trong đông y (được gọi là vị thuốc cát căn). Sắn dây còn phổ biến ở nhiều nước chấu Á khác như Nhật Bản, Hàn Quốc, Trung Quốc. 3 Tên khoa học: Pueraria thomsonii Benth. Các tên gọi khác:Bạch cát, Khau cáu (Tày), Bẳn mắm kéo (Thái).Tên nước ngoài: Kudzu bean, Kudzu vine (Anh), Koudzou (Pháp). Đặc điểm thực vật: Sắn dây là loài dây leo, dài có thể đến 10 m, lá kép gồm 3 lá chét. Cuống lá chét giữa dài, cuống lá chét 2 bên ngắn. Lá chét có thể phân thành 2-3 thùy. Về mùa hạ trổ hoa màu xanh tím, mọc thành chùm ở kẽ lá. Quả loại đậu có nhiều lông. Củ dài to, nặng có thể tới 20 kg, nhiều xơ. Muốn trồng sắn dây người ta đào các hố sâu 50 cm, đổ rác và mùn rồi lấp đất xốp lại. Đến tháng 1-2, giâm cành vào các hố đó. Nhiều nơi ở nước ta thường kết hợp làm giàn lấy bóng mát. Cũng có những vùng chuyên trồng để chế tinh bột ví dụ làng Cao Xá thuộc huyện Châu Thành, tỉnh Tây Ninh mỗi năm sản xuất khoảng 20 tấn tinh bột. Bộ phận dùng: Rễ củ thu hoạch từ tháng 10 đến tháng 3 - 4 năm sau. Đểchế vị Cát căn thì rửa sạch, bóc bỏ lớp vỏ dày bên ngoài, cắt thành khúc dài 10-15 cm. Nếu củ to thì bổ dọc để có những thanh dày khoảng 1 cm, sau đó xông diêm sinh rồi phơi hoặc sấy khô. Muốn chế tinh bột sắn dây thì bóc vỏ, đem giã nhỏ hoặc mài trên tấm sắt tây có đục thủng lỗ, hoặc xay bằng máy, cho thêm nước rồi nhào lọc qua rây thưa, loại 4 bã, sau đó lọc lại 1 lần nữa qua rây dày hơn, để lắng gạn lấy tinh bột rồi đem phơi hoặc sấy khô. Thành phần hóa học: Theo các tài liệu tham khảo,hàm lượng tinh bột trong củ tươi khoảng 12-15%. Ngoài tinh bột củ sắn dây còn chứa các isoflavonoid. Các isoflavonoid chính trong sắn dây là puerarin, daidzin, daidzein, ngoài ra còn có formonetin, pueraria glycoside 1-6 và puerarol. Các tài liệu tham khảo còn cho biết rằng các hợp chất isoflavonoid có nhiều tác dụng sinh học đáng quí. Có thể kể đến như tác dụng chống oxy hóa (thanh nhiệt, tiêu độc là một kiểu tác dụng trong tác dụng chống oxy hóa này), làm chậm lão hóa, ngăn ngừa ung thư, tác dụng trên tim mạch, tuần hoàn não Nhưng do các hợp chất này tan rất tốt trong nước nên khi làm bột sắn dây theo phương pháp truyền thống, chúng đã bị loại bỏ đi cùng với nước. Phần tinh bột sắn dây thu được chỉ còn chứa một lượng vết các hợp chất này. 4. GIẢI PHÁP GIẢI QUYẾT TÌNH HUỐNG Từ những thông tin khoa học tìm hiểu được ở trên, chúng em đề xuất một phương pháp chế biến bột sắn dây mới. Phương pháp này có thêm một công đoạn là thu lại các hợp chất isoflavonoid từ nước rửa dưới dạng cao rồi phân tán lại vào bột sắn dây để làm tăng hàm lượng của các chất này trong bột sắn dây. Chi tiết của quá trình thực hiện được đề xuất ở mục 5. Bột sắn dây được dùng chủ yếu vào mùa hè với tác dụng giải khát. Nay nếu bổ sung thêm chất isoflavonoid thì bột sắn dây sẽ có thêm tác dụng chống oxy hóa (thanh nhiệt tiêu độc…) khá mạnh. Như vậy chỉ bằng cách làm đơn giản chúng ta đã làm tăng giá trị sử dụng của bột sắn dây lên rất nhiều. Vào mùa lạnh, theo tập quán người dân ít khi sử dụng bột sắn dây để uống, hơn nữa nếu cần một lượng lớn chất chống oxy hóa thì sẽ phải dùng một lượng rất nhiều bột sắn dây. Chúng em đã từng đọc một tài liệu nói rằng, mỗi quả cam chứa mg vitamin C. Như vậy, khi bị sốt, nếu cần 500 mg vitamin C thì bệnh nhân phải dùng đến X quả cam. Việc này rõ ràng là không khả thi. Vì thế, mặc dù có nhiều 5 Dịch sau vắt Bột nhão - Rửa sạch đất, vỏ đen bên ngoài - Để ráo nước Xay nhỏ - Hòa vào nước - Vắt loại bã xơ Cân xác định khối lượng hoa quả chứa vitamin C nhưng khi đau ốm cần phải điều trị bệnh một cách tích cực thì người ta vẫn phải cần đến thuốc. Xuất phát từ suy nghĩ đó, chúng em đề xuất một biện pháp “làm giàu” hợp chất isoflavonoid trong củ sắn dây bằng cách điều chế cao khô sắn dây. Việc này vềhình thức giống như chúng ta điều chế viên vitamin C để sử dụng cho bệnh nhân. Cao khô chứa isoflavonoid của củ sắn dây có thể tán thành bột đóng vào lọ nhựa hoặc lọ thủy tinh, hoặc thêm các chất độn làm thành cốm (giống như dạng cốm canxi dùng cho trẻ em), hoặc đóng vào các vỏ nang được bán sẵn trên thị trường để tạo ra các viên nang chứa cao khô. Qua tham khảo ý kiến của các thầy cô dạy bộ môn Công nghệ và một nhà khoa học (TS. Nguyễn Văn Hân, Trường Đại học Dược Hà Nội), chúng em biết được rằng việc đóng vào nang này có thể thể thực hiện bằng máy móc hoặc làm thủ công đều được. 5. THUYẾT MINH TIẾN TRÌNH GIẢI QUYẾT TÌNH HUỐNG 5.1. Phương pháp mới chế biến bột sắn dây Thu dịch rửa chứa các hợp chất isoflavonoid từ củ sắn dây theo sơ đồ sau: Dịch gạn sau đó để bốc hơi tự nhiên dưới nắng đến khô để thu được cao đặc. Nếu muốn nhanh, ta có thể cô cách thủy dịch gạn này, nhưng cách này sẽ tốn năng 6 Tinh bộ sắn dây Để lắng qua đêm Củ tươi Củ tươi sau rửa lượng hơn. Sauk hi được cao đặc, tiếp tục bay hơi cách thủy thu đươc cao khô. Phơi sấy thêm nếu cần thiết. Cao khô thu được nghiền nhỏ và trộn đều vào bột sắn dây đã thu được ở sơ đồ trên. 5.2. Điều chế một sản phẩm thực phẩm chức năng từ sắn dây Sau khi nghiền nhỏ cao khô, đóng vào các lọ với khối lượng nhất định để sử dụng như thuốc bột. Cũng có thể đóng vào các vỏ nang để làm thành các viên nang cứng. Vì thể tích vỏ nang cứng nhỏ nên trong trường hợp muốn đóng nang, cần phải tinh chế dịch gạn để thu được cao khô có hàm lượng isoflavonoid cao hơn dạng cao thô ở trên (Mục 5.1). Khi đã điều chế sản phẩm thưc phẩm chức năng dưới dạng thuốc bột hay viên nang thì cần một lượng cao lớn. Vì vây, nếu tiếp tục thu cao chứa isoflavonoid bằng phương pháp bay hơi tự nhiên sẽ mất nhiều thời gian. Chúng em đã tiếp cận với TS. Nguyễn Văn Hân, bộ môn Công nghiệp Dược, Trường Đại học Dược Hà Nội và được TS. Nguyễn Văn Hân giới thiệu một số dụng cụ trong công nghiệp thường hay dùng cho mục đích này. Hệ thống cô tuần hoàn để tạo các loại cao đặc từ dịch chiết Hệ thống phun sấy để tạo các loại cao khô từ cao đặc Các loại thiết bị này dùng trong sản xuất với lượng lớn. Ở quy mô sản xuất của hộ gia đình, có thể gò hàn các thiết bị tương tự với kích thước nhỏ hơn và công suất suất thấp hơn để phù hợp với điều kiện kinh tế hộ gia đình. TS. Nguyễn Văn Hân còn giới thiệu cho chúng em một số loại vỏ nang bán trên thị trường có thể 7 Dịch gạn sau để lắng mua về để đóng cao khô vào nang. Các loại vỏ nang rỗng có thể sử dụng để đóng cao đặc Các đề xuất ở trên mới dừng lại ở ý tưởng. Việc này có khả thi hay không còn phải kiểm tra bằng thực nghiệm. Chúng em dự kiến trong thời gian nghỉ hè, với sự giúp đỡ của các thầy cô bộ môn Công nghệ và TS. Nguyễn Văn Hân, chúng em sẽ thực hiện các kế hoạch trên tại Bộ môn Công nghiệp dược, Trường Đại học Dược Hà Nội. 6. Ý NGHĨA CỦA VIỆC GIẢI QUYẾT TÌNH HUỐNG Mô tả ý nghĩa, vai trò của việc giải quyết tình huống được lựa chọn đối với thực tiễn học tập và thực tiễn đời sống kinh tế - xã hội./. Từ một dự định đơn giản ban đầu là tự sản xuất bột sắn dây để sử dụng trong gia đình, qua quá trình tìm hiểu tài liệu chúng em đã phát hiện ra nhiều thông tin khoa học vô cùng lí thú. Những thông tin trên đã thúc đẩy chúng em đề xuất một phương pháp chế biến bột sắn dây mới. Nếu thực hiện theo phương pháp này, chỉ bằng cách đơn giản chúng ta đã nâng cao giá trị sử dụng và giá trị kinh tế cho một sản phẩm nông nghiệp truyền thống được sử dụng rất rộng rãi và quen thuộc đối với người dân Việt Nam. Không dừng lại ở đó, ý tưởng này còn tiếp tục phát triển để tạo ra một sản phẩm mới từ nguồn nguyên liệu sẵn có trong nước mà trước đây bị bỏ phí. Điều làm chúng em cảm thấy tâm huyết nhất là những cách làm trên rất đơn giản, những người nông dân hay các làng nghề truyền thống cũng có thể tự làm được. Lâu nay chúng ta vẫn thường trăn trở về các sản phẩm nông nghiệp của Việt 8 Nam thường không có giá trị kinh tế cao như của một số nước trong khu vực Đông Nam Á, điển hình như Thái Lan. Nhưng nếu mô hình này được tiếp tục hoàn thiện và nhân rộng thì sẽ mang lại lợi ích kinh tế không nhỏ. Tham khảo trên internet, chúng em biết rằng, sắn dây được nhập vào Hoa Kỳ từ Nhật Bản năm 1876 tại Centennial Exposition (Triển lãm 100 năm) ở Philadelphia. Ở đấy nó được quảng cáo là cỏ nuôi để cho thú nuôi ăn và là cỏ trang trí. Từ 1935 cho đến đầu thập niên 1950, Cục Bảo tồn Đất (Soil Conservation Service) khuyến khích nông dân ở miền đông nam Hoa Kỳ trồng sắn dây để đất khỏi bị xói mòn, và Đoàn Bảo tồn Dân sự (Civilian Conservation Corps) trồng nó rộng rãi lâu năm. Tuy nhiên, người ta nhận ra rằng miền đông nam Hoa Kỳ có khí hậu rất tốt để cho sắn dây mọc lên đến nỗi không thể kiểm soát được, vì ở đây có mùa hè nóng bức, ẩm ướt, nhiều mưa và mùa đông ôn hòa, không có loài thú nào quen ăn nó, và ít khi bị băng giá. Vì thế, loài thực vật được khuyến cáo trước đây thì kể từ năm 1953 được Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ gọi là cỏ dại. Hiện nay, sắn dây đã mọc lên khắp miền đông nam Hoa Kỳ, và được tìm thấy tới tận Paterson, New Jersey ở miền đông bắc; cả quận Illinois (tới Evanston) ở miền bắc trung; và Texas ở miền tây nam. Năm 2000, nó cũng mọc lên không rõ nguyên nhân ở quận Clackamas, Oregon, ở miền tây bắc. Sắn dây đã cắm chặt vào từ 20.000 đến 30.000 km² vùng đất ở Hoa Kỳ và tốn khoảng 500 triệu đô la mỗi năm do bị mất đất trồng trọt và các chi phí kiểm soát nó. Nếu Việt kiều ta đang sống tại Hoa Kỳ có thể đệ trình dự án này lên, xin chính quyền sở tại cấp cho một lượng kinh phí rất nhỏ trong số tiền trên để dùng vào mục đích sản xuất bột sắn dây và thực phẩm chức năng từ cao đặc sắn dây thì kiều bào ta vừa có nguồn nguyên liệu không mất tiền, vừa có kinh phí từ ngân sách để thực hiện dự án. Và sản phẩm đầu ra của dự án lại có giá trị kinh tế. 9 . SINH TRUNG HỌC Tên tình huống : NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG BỘT SẮN DÂY ĐƯỢCCHẾ BIẾN BẰNG PHƯƠNG PHÁP TRUYỀN THỐNG VÀ TẠO RA SẢN PHẨM MỚI CÓ GIÁ TRỊ KINH TẾ CAO TỪ SẮN DÂY Môn học chính được vận dụng. một phương pháp chế biến bột sắn dây mới. Nếu thực hiện theo phương pháp này, chỉ bằng cách đơn giản chúng ta đã nâng cao giá trị sử dụng và giá trị kinh tế cho một sản phẩm nông nghiệp truyền thống. quy trình mới chế biến bột sắn dây để làm tăng chất lượng cho sản phẩm so với cách chế biến truyền thống. - Đề xuất phương pháp chế biến một sản phẩm thực phẩm chức năng mới từ củ sắn dây. 3.